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[求助] 漫谈统一场论(1)

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henryharry2 发表于 2012-8-22 16:08:20 | 显示全部楼层

黑洞自旋的证据

 
目前普遍认为,伽马射线暴是大质量恒星的临终坍缩造成的。我们发现,其实任何较大质量的物体撞击到黑洞上都会引起强烈的伽马射线暴。原因是按照我们的解,黑洞其实类似于一个量子液体,总是处于排斥力和吸引力近乎平衡的状态。正所谓“宁静以致远”。

当有一个大质量物体撞击到黑洞上时,这种平衡会被暂时打破,但黑洞必须想办法恢复平衡。此时,黑洞与撞击物体会临时形成一个类似于黑洞、白洞、和虫洞关系的凝聚体,我们不妨称之为瞬黑洞、瞬白洞和瞬虫洞,瞬黑洞会吸收母黑洞与撞击大质量物体的引力能,瞬虫洞会将引力能传递给瞬白洞,然后通过瞬白洞释放出来,这种方式传递的引力能近乎100%。可以看出,这种机制是伽马射线暴的中心引擎的最简单、也最完美的解释。

黑洞只是一种极端的情况,其实,这种“三位一体”的方式也适用于解释超新星的延迟爆发机制。大质量恒星临终坍缩时,不断有物质落到内核上,造成一个外压力场,轴矢量将外压力场转换成内压力场。到某个临界点(虽然我们并不知道临界点的详细情况),会有一个瞬间的超流将内核与被爆炸抛射的物质联接起来,但这也导致了对称性破缺,本身内核和被抛射物体都是各向同性的,但超流爆发导致被抛射物质和内核必需选择一个方向,使得爆发时产生的中子星被以很大的力“踢出”,人们观测到,通常爆炸后的中子星残骸会以1000km/s的速度高速运动,以前的爆发模型都无法解释这个现象,而我们的模型就可以理解中子星残骸被“踢出”的微观原因。
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 楼主| 吴所不能 发表于 2012-8-22 16:30:49 | 显示全部楼层
 
都不知道想说什么
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henryharry2 发表于 2012-8-24 12:07:32 | 显示全部楼层

赝能(隙)是体积能(隙)

 
我们发现,大自然其实是一位“理想主义”者。我们从射影几何出发,量子力学从Hilbert空间出发,这两种空间都是抽象空间,抽象空间当然容易处理,但人们总要回到现实的物理空间,难免会有碰撞与冲突的发生,此时仍然还是那么完美吗?答案似乎是肯定的。大自然似乎会忽略掉碰撞和冲突(或者是联合与束缚)的细节仍然保持着一种完美的姿态。

以铜氧化物高温超导体为例,虽然人们并不知道配对的具体细节,但已经能够理清楚高温超导的对称性,就是因为不管库珀对的怎样形成的,但形成后的分析却与具体细节无关。那么,高温超导体的配对机制又是什么呢?我们也基本上搞清楚了,我们发现,强相互作用似乎也是普适的。过去在原子物理中,由于轴矢量的效应很弱,人们通常忽略了这一点。其实核力是一种交换力,而人们最初发现交换力是在原子物理中,从Heisenberg铁磁模型开始的。

由于知道核力是一种轴矢量场,就很容易理解为什么铜氧化物高温超导体是通过强相互作用配对了。此时的赝能隙其实相当于原子核液滴模型中的体积能,这可以解释为什么赝能隙与超导相变不同步,因为体积能的局域性较强。根据Ginzburg-Landau理论,在超导相变中起作用的实际上是表面能(这是二维的),而体积能是三维的。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-8-24 12:22:25 | 显示全部楼层

赝能(隙)是体积能(隙)

 
换句话说,赝能隙实际上起到的是“以太”的作用。而BCS的能隙实际上相当于赝能隙上的元激发。还有另外一个例子,也能够展示高温超导与强相互作用之间的相似性,那就是马梯亚斯的3、5、7定律,用传统的能带理论无法解释这个现象。我们从极矢量与轴矢量的对偶性能够推导出G宇称,因为极矢量与轴矢量的对偶性相当于双重几何与单重几何的对偶性。G宇称意味着在强相互作用中,总是产生奇数个π介子,偶数个π介子是被禁戒的。

因此马梯亚斯的3、5、7定律的起源其实与G宇称很相似,用能带论无法推导出这个结果,但我们根据极矢量与轴矢量的对偶性很容易推导出这个结果。令我们比较吃惊的是,不光高温超导电子的配对展示的是轴矢量预配对的结果。人们传统上认为的很多经典现象其实可能是量子化的。以铁磁性为例,如果铁磁体的磁化能也是体积能,那么就可以得出临界指数β=1/3的结果,而朗道关于二级相变的平均场理论给出的是β=1/2。

我们看到,朗道的理论也不全错,这其实与能隙和赝能隙之间的关系是一样的。同样,运用轴矢量的观点,也很容易得到涨落关联的临界指数ν=2/3的结果。我们还可以从微观上解释为什么重正化群展开系数ε=1时与实验结果吻合最好,按照重正化群理论ε越小越好,ε=1这种展开系数是无法容忍的,而动态重正化恰好要求ε=1最好。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-8-24 12:54:02 | 显示全部楼层

电感与磁能

 
我们发现,不但电磁场需要二次量子化,质量也需要二次量子化;下面的这些类比就是有意义的。
任何一个线圈本身总有一个自感L,电动势将正比于其中电流的变化率。对于一个单独线圈,通常采取这样的惯例,即如果电动势与电流的方向相同,那它们就被认为是正的。按照这种惯例,既然任何一个线圈都有一反抗电流改变的自感,该线圈里的电流就有一种惯性。事实上,如果想要改变线圈里的电流,就必须把线圈接至某一电池组或发电机的外电压源来克服这一个惯性。电流I与电压V的依赖关系与粒子在一维中运动的牛顿定律具有相同的形式。因此,我们可以按照“同一方程总会有相同的解”的原则来对它进行研究。这样,若使外加电压V对应于所施的外力,而线圈中的电流对应于粒子的速度,则该线圈的自感就会对应于粒子的质量m。我们可以编造一个关于各对应量的对照表:

粒子线圈
F(力)V(电势差)
v(速度)I(电流)
x(位移)q(电荷)
F=mdv/dtV=LdI/dt
mv(动量)LI
mv平方/2(动能)LI平方/2(磁能)
继续这一类比,我们就应该期待,对应于其变化率等于外力的机械动量
mv,就应该有一个等于LI的类似量,其变化率为V。当然,我们并没有任何权利去申明LI就是电路的真空动量;事实上,它并不是。整个电路可能固定不动而没有任何动量。LI与动量mv相类似只是在彼此都满足相对应的方程这一意义上说的。同样,对于动能mvv/2也有一个类似量LII/2与之对应。但这里却使我们感到惊异,这LII/2在电的情况下的确就是能量;这是因为作于电感上的功率为VI,而这即是力学系统中的对应量Fv。因此,就能量来说,那些量不但在数学上彼此对应,而且也具有相同的物理意义;质量具有某种“广义电容”或“广义电感”的意义。

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 楼主| ypwsd 发表于 2012-8-27 05:53:40 | 显示全部楼层
 
量子细胞场论是统一场论的关键
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henryharry2 发表于 2012-8-28 11:28:49 | 显示全部楼层

宇宙自旋的证据

 
在宇宙最大的尺度,确实到处展示了宇宙自旋的证据。例如,Rubin和Ford等从1976年开始测量了星系的本动速度(peculiar velocity)。我们知道,地球围绕太阳公转的速度是30km/s,太阳围绕银河系公转的速度是240km/s,而银河系的本动速度是600km/s。目前还没找到宇宙更大尺度上的数据,但按照我们的理论,宇宙更大尺度上的本动速度应该更块。另一方面,宇宙在大尺度上不仅有很多星系组成的“长城”,也有缺乏可见物质的“空洞”(voids)。

实验观测到的事实是,越靠近宇宙的更大尺度,天体运行的相对速度更快。按照大爆炸理论,这是无法理解的。因为这破坏了哥白尼原理,即宇宙在大尺度上应该是各向同性并且大致均匀的,不应该有如此大的涨落。但假如宇宙有自旋,那么确实应该在更大尺度上,天体的本动速度越快,这是宇宙小尺度上的涨落根据牛顿-庞加莱统计累加起来的结果。但这种大尺度的涨落并不破坏哥白尼原理,因为宇宙的本底确实是各向同性并且大致均匀的。

假如宇宙有自旋,还可以解释高能宇宙线的来源问题,最高能的宇宙射线比地球上加速器能够提供的能量高万亿倍。因为宇宙有自旋意味着宇宙本身就是一个宇宙尺度的粒子加速器,这样粒子从出发地开始不断地被加速,当到达地球时确实可以加速到很高的能量。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-8-28 13:01:03 | 显示全部楼层

宇宙自旋的证据

 
宇宙的标准模型有一个“downsizing”问题。宇宙学标准模型预言宇宙是按照自底向上(bottom-up)的方法设计的,即小尺度的结构先形成,再逐渐组织为大尺度的结构(例如星系团等);但实际观测的结果,宇宙却是自顶向下(top-down)设计,即大尺度结构先形成,再逐级向下形成小尺度上的结构(例如恒星和行星等)。上面所说,宇宙越大尺度上的涨落似乎越大就是一个例子。假如哈勃红移是宇宙自旋的产物,那么宇宙就是自顶向下设计的,因为哈勃红移是整个宇宙尺度上的事件,而与物质(包括暗物质)的引力的自组织是较为局域的涨落。假如哈勃红移与引力自组织是对偶的,那么bottom-up和top-down设计就可以联系起来。

其实粒子物理也可以给出证据。目前的QCD是按照bottom-up方法解释质子的自旋的,即认为夸克自旋拼成了质子的自旋,但这种解释却引发了旷日持久的质子自旋危机。但质子的自旋却是一个集体行为,这有点类似于在宇宙越大的尺度上星系的本动速度似乎越大,也就是说,牵涉的夸克数量越多,那么涨落就越大,这导向牛顿-庞加莱统计。实验证明也确实如此,因为质子的自旋有一半是胶子携带的,这牵涉到轴电场与轴磁场对偶的问题。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-8-28 13:15:08 | 显示全部楼层

宇宙自旋的证据

 
从QCD与核力的关系也应该看出这一点来,一般认为,核力应该类似于范德瓦尔斯力,是颜色场“剩余”出来的结果。范德瓦尔斯力是电磁场“剩余”的结果,但我们知道,范德瓦尔斯力却比电磁力小很多个数量级。原子核中却不一样,QCD的耦合常数量级为0.1,核力的耦合常数量级大约是10.0,假如核力是QCD“剩余”的结果,怎么会越“剩余”越大呢?显然,利用极矢量与轴矢量的对偶性,我们就可以解释质子自旋以及QCD的“剩余”——核力的问题。我们前面分析过,用极矢量与轴矢量的对偶性还可以解释夸克禁闭问题。

当然,虽然宇宙最大尺度的观测结果可以显示宇宙的自旋结构,但宇宙小尺度上的行为却是在破坏这种递归的结果,例如恒星,总是按照从小到大的顺序将原子序数较低的原子核加工成原子序数较高的原子核(例如将质子加工成氦4核并释放结合能),这种过程是可逆的吗?

有一种情况确实可以让这种过程逆转过来,那就是黑洞会爆炸。我们有一个“五十步笑一百步的”解决方案,有我们的“好兄弟”——宇宙大爆炸理论为我们提供支持。试想,假如宇宙是从一个点上爆炸而来,宇宙所有的物质都集中在一个点上,这个点必然是黑洞。试想整个宇宙整体作为一个黑洞都能够爆炸,那么一般的黑洞为什么不能够爆炸呢?
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-8-28 14:14:57 | 显示全部楼层

宇宙自旋的证据

 
我们发现大自然似乎有“自我意识”,并且有非常“可爱”的一面。例如,超新星爆发后的中子星残骸总是被很大力的“踢出”去,由于这种踢出的速度通常大于1000km/s,所以中子星最终将摆脱星系的引力,逃离到茫茫的星系际宇宙空间中去。这当然有非常重要的意义,首先可以解释为什么超新星残骸似乎都“失踪”了的问题,按照超新星爆发的频率,银河系中应该有很多类似于著名的蟹状星云一样的超新星遗迹,但事实上人们很少观察到,超新星的遗迹似乎都“失踪”了。我们现在知道,这可能是中子星都已经逃离出银河系的结果。

将中子星残骸“踢出”有另一方面的重要意义,中子星的核燃料都已耗尽,留在星系里会起到阻碍新恒星形成的负面作用。以太阳系为例,太阳系的金属丰度很高,这样才能够形成四个类地行星,这就需要在太阳系形成之前的1亿年左右发生超新星爆炸,超新星爆炸将产生太阳系形成所需要的重元素,如果中子星残骸仍留在原地,无论如何太阳系也不可能形成。

从“党的路线”来说,广义相对论太偏激了,不是有点“左倾”就是有点“右倾”。实际的大自然却喜欢“走钢丝”,也就是吸引与排斥抗衡,这与我们从射影几何导出的结论一致。这有两方面的证据,一是核力确实展示了吸引与排斥抗衡的结果。二是,按照广义相对论,黑洞的吸引力很强,是不可能形成喷流的,而类星体与AGN都有很强的喷流,黑洞产生喷流当然是大自然“走钢丝”的结果。因此,我们决定还是跟着大自然一起“走钢丝”。
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